Un nuevo material creado por investigadores de la Universidad Estatal de Oregon es un paso clave hacia la próxima generación de supercomputadoras.

Esas "computadoras cuánticas" podrán resolver problemas mucho más allá del alcance de las computadoras existentes mientras trabajan mucho más rápido y consumen mucha menos energía.

Investigadores de la Facultad de Ciencias de OSU han desarrollado un compuesto inorgánico que adopta una estructura cristalina capaz de mantener un nuevo estado de la materia conocido como líquido de espín cuántico. un avance importante hacia la computación cuántica.

En el nuevo complejo, óxido de litio-osmio, Los átomos de osmio forman una red en forma de panal, imponer un fenómeno llamado "frustración magnética" que podría conducir a un líquido de espín cuántico como lo predijeron los teóricos de la física de la materia condensada.

Autor para correspondencia Mas Subramanian, Profesor Milton Harris de Ciencia de Materiales en OSU, explica que en un imán permanente como la aguja de una brújula, los electrones giran de manera alineada, es decir, todos giran en la misma dirección.

"Pero en un imán frustrado, la disposición atómica es tal que los espines de los electrones no pueden lograr una alineación ordenada y, en cambio, están en un estado de fluctuación constante, análogo a cómo aparecerían los iones en un líquido, "Dijo Subramanian.

El óxido de litio-osmio descubierto en OSU no muestra evidencia de orden magnético incluso cuando está congelado a casi cero absoluto. lo que sugiere que un estado líquido de espín cuántico subyacente es posible para el compuesto, él dijo.

"Estamos entusiasmados con este nuevo desarrollo, ya que amplía el área de búsqueda de nuevos materiales líquidos de espín cuántico que podrían revolucionar la forma en que procesamos y almacenamos datos". "Subramanian dijo." El fenómeno líquido de espín cuántico se ha detectado hasta ahora en muy pocos materiales inorgánicos, algunos contienen iridio. El osmio está justo al lado del iridio en la tabla periódica y tiene todas las características adecuadas para formar compuestos que pueden mantener el estado líquido de espín cuántico ".

Arthur Ramírez, físico de materia condensada en la Universidad de California, Santa Cruz, uno de los coautores del artículo, señaló que este compuesto es el primer material con estructura de panal de abejas que contiene osmio y se espera que sigan más.

Ramírez también señaló que este estudio demuestra la importancia de la colaboración multidisciplinaria que involucra a químicos de materiales y físicos de materia condensada dedicados a la síntesis, teoría y mediciones para abordar la ciencia emergente como el líquido de espín cuántico.

El siguiente paso para el equipo de Subramanian es explorar la química necesaria para crear varias estructuras cristalinas perfectamente ordenadas con osmio.

La National Science Foundation está financiando la investigación a través de su programa DMREF:Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future. Los hallazgos se publicaron hoy en Informes científicos .

El concepto de computación cuántica se basa en la capacidad de las partículas subatómicas de existir en más de un estado en cualquier momento.

La computación clásica se basa en bits:piezas de información que existen en uno de dos estados, un 0 o un 1. En computación cuántica, la información se traduce a bits cuánticos, o qubits, que pueden almacenar mucha más información que un 0 o un 1 porque pueden estar en cualquier "superposición" de esos valores.

Piense en bits y qubits visualizando una esfera. Un poco solo puede estar en cualquiera de los dos polos de la esfera, mientras que un qubit puede estar en cualquier parte de la esfera. Lo que eso significa es mucho más potencial de almacenamiento de información y mucho menos consumo de energía.